Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung Singkong-Umbi Porang
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN PLASTIK BIODEGRADABEL
TEPUNG SINGKONG-UMBI PORANG
NAADHILAH RAMADHAN
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan dan
Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung Singkong-Umbi Porang adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka
di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Naadhilah Ramadhan
NIM G44090049
ABSTRAK
NAADHILAH RAMADHAN. Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel
Tepung Singkong-Umbi Porang. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan
AHMAD SJAHRIZA.
Tepung singkong dan umbi porang merupakan material polimer yang
bersumber dari biomassa pertanian yang berupa polisakarida yang dapat
digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan plastik biodegradabel. Plastik
dibuat dengan cara mengombinasikan tepung singkong dengan tepung porang
dengan pemlastis gliserol dan sorbitol. Plastik dihasilkan dengan komposisi
tepung singkong:umbi porang:pemlastis 95:0:5, 70:25:5, 65:25:10, dan 60:25:15.
Analisis dilakukan dengan mengukur bobot jenis, kuat tarik, permeabilitas uap air,
morfologi, termal, dan gugus fungsi. Polisakarida glukomanan pada umbi porang
meningkatkan bobot jenis, dan kekuatan tarik pada plastik biodegradabel yang
dihasilkan. Permeabilitas uap air plastik menurun dengan penambahan tepung
umbi porang. Analisis morfologi menunjukkan homogenitas yang kurang baik.
Pemlastis sorbitol menghasilkan plastik dengan persen elongasi yang lebih besar
jika dibandingkan dengan pemlastis gliserol. Analisis gugus fungsi menunjukkan
interaksi terjadi secara fisik.
Kata kunci: plastik biodegradabel, porang, singkong.
ABSTRACT
NAADHILAH RAMADHAN. Synthesis and Characterization on Biodegradable
Plastic of Cassava-Porang Flour. Supervised by TETTY KEMALA and AHMAD
SJAHRIZA.
Cassava and porang tubers are polymeric material from agricultural
biomass in the form of polysaccharide that can be used as raw material in the
manufacture of biodegradable plastics. Plastic was made of cassava flour and
combined with porang flour with glycerol and sorbitol as plasticizer. The plastics
were prepared from cassava flour:porang:plasticizer with compositions 95:0:5,
70:25:5, 65:25:10, and 60:25:15. The analyses were on density, tensile strength,
water vapor permeability, morphological, thermal, and functional groups.
Glucomannans on porang flour increased the density and tensile strength of the
biodegradable plastic produced. Water vapor permeability decreased with the
addition of porang in the composition. The morphological observation showed
that there was insufficient homogeneity properties. Sorbitol as plasticizer
produced plastic with higher elongation than glycerol. Functional group analysis
showed physical interaction.
Keyword: biodegradable plastic, cassava, porang.
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN PLASTIK BIODEGRADABEL
TEPUNG SINGKONG-UMBI PORANG
NAADHILAH RAMADHAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung
Singkong-Umbi Porang
Nama
: Naadhilah Ramadhan
NIM
: G44090049
Disetujui oleh
Dr Tetty Kemala, SSi MSi
Pembimbing I
Drs Ahmad Sjahriza
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT
atas limpahan nikmat, rahmat, serta karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini
berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak
bulan April 2013 sampai Juli 2013 ini ialah pembuatan plastik biodegradabel,
dengan judul Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung SingkongUmbi Porang.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Tetty Kemala dan Bapak
Ahmad Sjahriza selaku pembimbing atas bimbingan, saran, dan pengarahannya
sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Ucapan terima kasih juga penulis
sampaikan kepada semua dosen pengajar, staf laboratorium anorganik ( Pak Caca,
Pak Mul, dan Pak Syawal) serta staf laboratorium lainnya dan pegawai
departemen kimia yang telah memberikan kesempatan, fasilitas serta arahan
selama kegiatan penelitian berlangsung.
Terima kasih kepada kedua orang tua terutama mama, saudara kembar,
keluarga, sahabat, Yusni, Didin, Asep, Kak Doni, Noviyanti, Pebry, teman-teman
satu kos, dan teman-teman kimia 46 IPB atas segala bantuan, dukungan dan doa
yang diberikan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Bogor, September 2013
Naadhilah Ramadhan
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Lingkup Kerja
HASIL DAN PEMBAHASAN
Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang
Bobot Jenis Plastik
Uji Tarik
Sifat Permeabilitas Uap Air
Morfologi
Sifat Termal
Gugus Fungsi
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vii
vii
vii
1
2
2
2
5
5
6
8
9
10
11
13
14
14
14
14
16
26
DAFTAR TABEL
1
2
3
Komposisi plastik biodegradabel
Permeabilitas uap air plastik
Analisis gugus fungsi
3
10
13
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
Pengamatan visual plastik tepung singkong-umbi porang-pemlastis
Pengaruh komposisi plastik terhadap ketebalan
Pengaruh komposisi plastik terhadap bobot jenis
Pengaruh komposisi plastik terhadap kekuatan tarik
Pengaruh komposisi plastik terhadap elongasi
Foto permukaan plastik paduan tepung singkong-porang 65:25
dengan pemlastis gliserol perbesaran 5000⨯
Termogram plastik tepung singkong dengan pemlastis gliserol
6
6
7
8
9
11
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Diagram alir penelitian
Perhitungan ketebalan plastik
Perhitungan bobot jenis plastik
Perhitungan kekuatan tarik dan elongasi
Perhitungan permeabilitas uap air
Spektrum FTIR film
16
17
18
20
21
23
PENDAHULUAN
Bahan plastik yang paling banyak beredar di pasaran saat ini berasal dari
polimer sintetik nonbiodegradabel. Plastik tersebut sulit teruraikan oleh
mikroorganisme yang ada di lingkungannya (Fanani et al. 2003). Limbah plastik
tersebut terus bertambah setiap saat dan merusak lingkungan. Permasalahan ini
mendorong banyaknya penelitian tentang bahan plastik yang dapat terdegradasi
atau biasa disebut dengan plastik biodegradabel. Salah satu penelitian tentang
plastik biodegradabel telah dilakukan oleh Kemala et al. (2011) yaitu membuat
polipaduan pati dan polistirena menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak
pagar.
Salah satu material yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam
pembuatan plastik biodegradabel adalah material polimer yang bersumber dari
biomassa pertanian berupa polisakarida. Polisakarida yang ada dalam hasil
pertanian terdapat dalam berbagai bentuk, yaitu dalam bentuk pati dan
glukomanan (Pradipta dan Mawarani 2012).
Singkong atau ubi kayu merupakan salah satu sumber pati yang potensial
di Indonesia. Singkong dapat diolah menjadi tiga bentuk tepung antara lain tepung
tapioka, tepung gaplek, dan tepung singkong. Pembuatan plastik biodegradabel
dengan bahan baku tepung singkong telah dilakukan oleh Suppakul et al. (2013)
menghasilkan plastik dengan kekuatan tarik yang cukup tinggi. Tepung singkong
memiliki kelebihan dibandingkan dengan tepung tapioka, antara lain proses
pengolahan yang lebih sederhana dan nilai ekonomis yang lebih tinggi
dibandingkan dengan tepung tapioka. Penggunaan tepung singkong diharapkan
lebih efisien dibandingkan dengan tepung tapioka.
Plastik berbahan dasar pati memiliki elastisitas yang kurang baik. Sifat
elastis dari plastik biodegradabel dengan pati dapat ditingkatkan dengan
penambahan pemlastis. Plastisasi tepung singkong dengan penambahan gliserol
maupun sorbitol diharapkan akan membentuk ikatan hidrogen dengan pati,
sehingga terjadi interaksi antara gugus hidroksi dan molekul pati yang membuat
pati menjadi lebih plastis.
Polisakarida yang juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik
biodegradabel adalah dalam bentuk glukomanan. Umbi porang atau biasa dikenal
dengan iles-iles, banyak mengandung polisakarida glukomanan tersedia melimpah
di daerah perkebunan karena sukar dimanfaatkan sebagai bahan pangan (Pradipta
dan Mawarani 2012). Pradipta dan Mawarani (2012) telah melaporkan pembuatan
plastik berbahan baku tepung porang dengan pemlastis gliserol. Penggunaan
tepung porang dalam pembuatan plastik biodegradabel diharapkan mampu
memperbaiki sifat plastik berbahan dasar pati karena polimer glukomanan
memiliki sifat antara selulosa dan galaktomanan, sehingga zat tersebut mampu
mengkristal serta dapat pula membentuk struktur serat-serat halus (Nugroho
2000).
Penelitian ini bertujuan membuat plastik biodegradabel dari tepung
singkong dan umbi porang dengan penggunaan pemlastis gliserol dan sorbitol
serta melihat pengaruh bahan baku yang digunakan terhadap karakteristik plastik
yang dihasilkan.
METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tepung
singkong, tepung umbi porang, gliserol, sorbitol, dan akuades. Analisis dalam
penelitian ini dilakukan menggunakan alat pengukur ketebalan, piknometer pirex
5 mL, alat uji tarik INSTRON 3369, alat termal diferensial-analisis
termogravimetri
(DTA-TGA) Shimadzu, spektrofotometer inframerah
transformasi fourier (FTIR) IRPrestige-21 Shimadzu, dan mikroskop elektron
payaran (SEM) JEOL T330A.
Lingkup Kerja
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap (Lampiran 1). Tahap pertama
adalah pembuatan plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang dengan
penambahan gliserol dan sorbitol dengan berbagai komposisi. Tahap terakhir
adalah karakterisasi plastik yang dihasilkan yang terdiri dari penentuan bobot
jenis, uji tarik, uji permeabilitas uap air, analisis morfologi plastik dengan SEM,
analisis termal dengan DTA-TGA, dan analisis gugus fungsi dengan FTIR.
Pembuatan Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang (Modifikasi Pradipta dan
Mawarani 2012)
Pembuatan plastik biodegradabel dilakukan dengan cara tepung umbi
porang dalam 30 mL akuades dipanaskan pada suhu 60 °C selama 15 menit dan
disaring hingga dihasilkan filtrat umbi porang. Tepung singkong dipanaskan
dalam 50 mL akuades pada suhu 60 °C selama 10 menit. Pemlastis lalu
dicampurkan dengan tepung singkong kemudian dihomogenkan selama 15 menit
hingga didapatkan tepung singkong terplastisasi. Filtrat umbi porang dicampurkan
dengan tepung singkong terplastisasi selama 1 jam pada suhu 70 °C. Selain itu,
disiapkan juga campuran plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
Komposisi polipaduan plastik biodegradabel tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Campuran Plastik yang terbentuk didiamkan selama 10 menit agar terbebas dari
gelembung udara dan dicetak di atas pelat mika dengan ukuran tertentu. Plastik
dikeringkan suhu ruang dan dilepaskan dari pelat mika.
3
Tabel 1 Komposisi plastik biodegradabel
Tepung
singkong
(%)
95.00
70.00
65.00
60.00
95.00
70.00
65.00
60.00
Tepung umbi
porang
(%)
0.00
25.00
25.00
25.00
0.00
25.00
25.00
25.00
Pemlastis (%)
Gliserol
Sorbitol
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
Penentuan Bobot Jenis
Piknometer kosong ditimbang bobotnya, kemudian piknometer tersebut
diisi akuades dan ditimbang kembali bobotnya. Setelah itu ke dalam piknometer
kosong dimasukkan contoh, kemudian ditimbang bobotnya. Akuades
ditambahkan ke dalam piknometer yang telah berisi contoh dan ditimbang
kembali bobotnya. Setiap hasil penimbangan dicatat bobotnya. Bobot jenis contoh
ditentukan menggunakan persamaan 1.
D=
W1 -W0
⨯ D l − D a + Da
W3-W0 - W2-W1
(1)
Keterangan :
D = bobot jenis contoh
W0 = bobot piknometer kosong
W1 = bobot piknometer + contoh
W2 = bobot piknometer + contoh + akuades
W3 = bobot piknometer + akuades
Dl = bobot jenis air
Da = bobot jenis udara pada suhu percobaan
Uji Tarik (ASTM D638 2005)
Plastik yang telah dikeringkan dibuat dengan ukuran panjang 10 cm dan
lebar 2 cm. Kemudian potongan plastik dijepitkan pada alat uji tarik dan ditarik
dengan kecepatan konstan dan beban maksimum 5 kgf. Data yang dihasilkan
dicetak di atas kertas. Perhitungan besarnya kekuatan tarik dan elongasi
digunakan persamaan 2 dan 3.
4
τ=
%E =
F maks
(2)
A
ΔL
⨯100%
L0
(3)
Keterangan :
τ
= kekuatan tarik (N/mm2)
Fmaks = tegangan maksimum (N)
A
= luas penampang lintang (mm2)
%E
= elongasi (%)
ΔL
= pertambahan panjang spesimen (mm)
L0
= panjang spesimen mula-mula (mm)
Analisis Permeabilitas Uap Air
Teknik yang digunakan adalah dengan mengukur laju transmisi uap air
menggunakan metode wet cup yang telah dimodifikasi berdasarkan ASTM E 9695. Cawan petri disiapkan kemudian ditutup menggunakan aluminium foil yang
direkatkan pada cawan petri tersebut. Lubang dibuat pada aluminium foil dengan
luas lubang 10% dari luas permukaan cawan petri. Akuades dimasukkan ke dalam
cawan petri sebanyak 30 mL kemudian lubang ditutup menggunakan plastik yang
akan diuji dan direkatkan menggunakan lem epoksi pada aluminium foil. Cawan
petri yang telah ditutup menggunakan plastik ditimbang bobot awalnya dan
dimasukkan ke dalam oven pada suhu 37 °C. Sampel diambil dan ditimbang
setiap 1 jam selama 5 jam. Besarnya laju transmisi uap air dan nilai permeabilitas
uap air dapat dihitung menggunakan persamaan 4 dan persamaan 5.
bobot air yang hilang
WVTR =
waktu ⨯ luas
(4)
Keterangan:
WVTR = Laju transmisi uap air (g s-1 m-2)
Permeabilitas uap air =
WVTR
⨯l
S × (R1 -R2 )
Keterangan:
l = ketebalan plastik (m)
S = tekanan kelembaban uap air, mmHg (1.333 ⨯ 102 Pa)
R1= kelembaban relatif di dalam petri
R2= kelembaban relatif udara luar
(5)
Analisis Morfologi Plastik
Analisis dilakukan menggunakan SEM. Sampel yang berupa film
dimasukkan ke dalam tempat sampel dengan perekat ganda dan dilapisi dengan
logam emas pada keadaan vakum. Sampel yang telah dilapisi diamati dengan
tegangan 15 kV. Selanjutnya hasil analisis yang didapat dicetak.
Analisis Termal
Pengukuran sifat termal dilakukan dengan alat DTA-TGA. Contoh yang
telah berbentuk film ditimbang antara 2.0-2.5 mg dan diletakkan pada tempat
contoh. Kondisi alat diatur dan dioperasikan pada suhu 50-350 °C. Atmosfer
wadah contoh dan wadah pembanding dikontrol menggunakan gas nitrogen
dengan kecepatan pemanasan 20 °C per menit. Kurva yang dihasilkan dicetak di
atas kertas.
Analisis Gugus Fungsi
Analisis dilakukan menggunakan FTIR. Sampel ditempatkan ke dalam
tempat contoh, kemudian spektrum FTIR dari plastik direkam menggunakan
spektrometer pada suhu ruang. Hasil didapatkan berupa spektogram hubungan
antara bilangan gelombang dan intensitas.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang
Plastik biodegradabel dibuat dari tepung singkong yang dipadukan dengan
tepung umbi porang. Gliserol maupun sorbitol yang berfungsi sebagai pemlastis
terlebih dahulu dicampurkan dengan larutan tepung singkong hingga larutan
tepung singkong terplastisasi yang ditunjukkan dengan larutan bertambah kental
serta lebih transparan. Prinsip kerja pemlastis adalah membentuk interaksi
molekuler dengan rantai polimer sehingga ruang antar rantai semakin lebar dan
memungkinkan polimer untuk bergerak lebih bebas (Sperling 2006). Plastik
dengan penambahan tepung porang yang dihasilkan secara visual terlihat
homogen dengan warna yang relatif sama pada setiap komposisi (Gambar 1).
6
(95:0:5) (70:25:5) (65:25:10) (60:25:15)
(95:0:5) (70:25:5)
(a)
(65:25:10) (60:25:15)
(b)
Gambar 1 Pengamatan visual plastik tepung singkong-umbi porang-pemlastis
(a) gliserol dan (b) sorbitol
Pembuatan plastik biodegradabel berbahan dasar tepung singkong dan
tepung umbi porang dengan berbagai komposisi menghasilkan plastik dengan
ketebalan yang berbeda. Ketebalan plastik tersebut ditentukan menggunakan alat
pengukur ketebalan yang dilakukan pada sepuluh titik berbeda pada tiap plastik.
Lampiran 2 menunjukkan data analisis ketebalan plastik yang dihasilkan.
Berdasarkan Gambar 2, penambahan tepung umbi porang akan meningkatkan
total padatan dalam larutan sehingga, plastik dengan penambahan tepung porang
akan lebih tebal dibanding plastik tanpa penambahan tepung porang.
Ketebalan (mm)
0.100
0.080
0.060
0.040
0.020
0.000
95:0:5
70:25:5 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 2 Pengaruh komposisi plastik terhadap ketebalan. pemlastis: (
dan ( ) sorbitol
) gliserol
Bobot Jenis Plastik
Tingkat keteraturan suatu molekul dalam menempati ruang dapat diketahui
dengan menganalisis bobot jenis dari molekul tersebut. Semakin besar bobot jenis
molekul benda padat maka semakin tinggi tingkat keteraturan molekul tersebut
dalam menempati ruang. Gambar 3 memperlihatkan penurunan bobot jenis plastik
dengan bertambahnya konsentrasi pemlastis pada plastik dengan penambahan
tepung porang.
7
Bobot jenis (g/mL)
0.1200
0.1000
0.0800
0.0600
0.0400
0.0200
0.0000
95:00:05 70:25:05 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 3 Pengaruh komposisi plastik terhadap bobot jenis. pemlastis: (
gliserol dan ( ) sorbitol
)
Penurunan bobot jenis plastik tepung singkong-umbi porang akibat
peningkatan konsentrasi pemlastis disebabkan oleh molekul pemlastis dapat
meningkatkan mobilitas molekul polimer dan membuat polimer menjadi lebih
amorf. Struktur molekul amorf memiliki keteraturan yang lebih rendah dibanding
molekul kristalin. Penurunan tingkat keteraturan molekul menyebabkan bobot
jenis dari molekul tersebut menjadi lebih rendah.
Bobot jenis plastik dengan persen pemlastis gliserol yang sama besar pada
plastik tanpa penambahan tepung umbi porang sebesar 0.0763 g/mL, sedangkan
pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang sebesar 0.1056 g/mL.
Peningkatan bobot jenis plastik dengan adanya penambahan tepung umbi porang
juga dihasilkan pada plastik dengan pemlastis sorbitol. Bobot jenis plastik dengan
persen pemlastis sorbitol yang sama besar tanpa dan dengan penambahan tepung
umbi porang berturut-turut sebesar 0.0713 g/mL dan 0.0921 g/mL.
Plastik dengan penambahan tepung umbi porang memiliki tingkat
keteraturan molekul yang lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa
penambahan tepung umbi porang karena meningkatnya bobot jenis plastik. Hal ini
karena karakter istimewa glukomanan yang ada pada tepung porang, antara lain
dapat mengembang di dalam air lebih besar jika dibandingkan dengan pati
(Sumarwoto 2006).
Lampiran 3 memperlihatkan data bobot jenis plastik tiap ulangan.
Terdapat tiga kali ulangan untuk penentuan bobot jenis setiap plastik yang
dihasilkan. Berdasarkan hasil percobaan, bobot jenis plastik dengan pemlastis
sorbitol secara umum memiliki nilai lebih rendah dibandingkan dengan plastik
dengan pemlastis gliserol. Menurut Raharjo et al. (2012), pemlastis sorbitol
cenderung mampu mengurangi ikatan hidrogen internal lebih besar bila
dibandingkan dengan gliserol. Hal tersebut menyebabkan tingkat keteraturan
molekul dalam menempati ruang pada plastik dengan pemlastis sorbitol akan
lebih rendah jika dibandingkan dengan plastik dengan pemlastis gliserol.
8
Uji Tarik
Uji tarik bertujuan melihat besarnya tegangan maksimum atau kekuatan
tarik yang dapat ditahan polimer dan melihat besarnya persen elongasi bahan.
Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum bahan untuk menahan tegangan yang
diberikan. Elongasi adalah pertambahan panjang tertentu pada bahan akibat
tegangan yang diberikan.
Lampiran 4 merupakan data dan hasil analisis kekuatan tarik dan elongasi.
Data berdasarkan lampiran tersebut ditampilkan pada Gambar 4 dan 5.
Berdasarkan Gambar 4, semakin besar konsentrasi zat pemlastis baik gliserol
maupun sorbitol yang ditambahkan akan menurunkan kekuatan tarik. Nilai
kekuatan tarik plastik tepung singkong dengan konsentrasi pemlastis gliserol yang
sama besar tanpa dan dengan penambahan tepung umbi porang berturut-turut
sebesar 6.4700 MPa dan 8.0609 MPa. Plastik tepung singkong dengan persen
pemlastis sorbitol yang sama besar memiliki kekuatan tarik sebesar 6.1657 MPa,
sedangkan plastik dengan penambahan tepung umbi porang menghasilkan kuat
tarik sebesar 7.8500 MPa.
Kekuatan tarik (MPa)
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
95:0:5
70:25:5 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 4 Pengaruh komposisi plastik terhadap kekuatan tarik. pemlastis: (
gliserol dan ( ) sorbitol
)
Gambar 5 memperlihatkan semakin besar konsentrasi zat pemlastis yang
digunakan akan meningkatkan persen elongasi. Jenis pemlastis yang digunakan
juga terlihat mempengaruhi nilai yang dihasilkan. Sorbitol memiliki massa molar
yang lebih besar (182 g/mol) dibandingkan dengan gliserol (92 g/mol). Semakin
besar massa molar suatu senyawa, maka semakin besar pula jumlah massa per
mol bahannya. Semakin besar massa zat pemlastis akan semakin mengurangi
bagian kristalin sehingga bagian amorf bertambah yang menyebabkan plastik
menjadi lebih liat. Hal ini menyebabkan plastik dengan pemlastis sorbitol
memiliki persen elongasi yang lebih besar jika dibandingkan dengan plastik
dengan pemlastis gliserol.
Elongasi (%)
9
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
95:0:5
70:25:5 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 5 Pengaruh komposisi plastik terhadap elongasi. pemlastis: (
dan ( ) sorbitol
) gliserol
Komposisi bahan yang digunakan dalam pembuatan plastik tersebut
mempengaruhi kekuatan tarik dan persen elongasi. Naiknya kekuatan tarik pada
plastik diakibatkan total padatan porang yang ada dalam komposisi
mengakibatkan tingkat keteraturan molekul dalam menempati ruang akan lebih
tinggi. Keteraturan molekul plastik dengan penambahan tepung umbi porang lebih
tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung porang dibuktikan
dengan meningkatnya bobot jenis plastik.
Sifat Permeabilitas Uap Air
Laju transmisi uap air (rate of water vapor transmission, WVTR) plastik
biodegradabel tepung singkong-umbi porang (Lampiran 5), memiliki nilai yang
cenderung meningkat dengan meningkatnya jumlah pemlastis yang ditambahkan.
Nilai transmisi uap air yang dihasilkan berkisar antara 0.0065 g/s/m2 sampai
0.0107 g/s/m2. Menurut Nugroho (2000), protein dan polisakarida mempunyai
nilai WVTR yang tinggi karena merupakan polimer polar, mempunyai banyak
ikatan hidrogen sehingga mampu menyerap air di udara.
Tabel 2 memperlihatkan permeabilitas uap air pada plastik cenderung
menurun dengan meningkatnya konsentrasi pemlastis. Menurut Kristanoko
(1996), secara umum penambahan pemlastis akan meningkatkan permeabilitas
uap air yang dihasilkan suatu polimer. Pemlastis diduga berkompetisi dengan
molekul air pada sisi aktif polimer, yang sekaligus menyebabkan terjadinya
pengelompokkan air dan meningkatkan volume bebas dari polimer, sehingga
meningkatkan mobilitas dan permeabilitas polimer (Kristanoko 1996).
10
Tabel 2 Permeabilitas uap air plastik
Pemlastis (%)
Gliserol
Sorbitol
Permeabilitas uap air
(g s-1 m-1 Pa-1)
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
0.6308⨯10-9
0.5676⨯10-9
0.4864⨯10-9
0.5289⨯10-9
0.5966⨯10-9
0.5125⨯10-9
0.3823⨯10-9
0.3985⨯10-9
Tepung singkong:porang
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
Plastik dengan penambahan tepung umbi porang memiliki nilai
permeabilitas uap air yang lebih kecil dibandingkan dengan plastik tanpa
penambahan tepung umbi porang karena molekul polimer pada plastik dengan
penambahan tepung umbi porang memiliki tingkat keteraturan yang lebih tinggi,
dibuktikan dengan bobot jenis plastik dengan penambahan tepung umbi porang
lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan umbi porang.
Penambahan tepung umbi porang yang mengandung polisakarida glukomanan
diduga sebagai penyebab menurunnya nilai permeabilitas uap air karena sifat
glukomanan yang memiliki struktur dapat berinteraksi dengan kuat dan rapat
sehingga membentuk lapisan plastik yang tidak permeabel.
Permeabilitas uap air menunjukkan seberapa besar uap air yang dapat
tembus ke dalam plastik yang dianalisis. Semakin rendah nilai permeabilitas uap
air, maka semakin baik plastik yang dihasilkan karena semakin sedikit uap air
yang dapat tembus ke dalam plastik yang akan menyebabkan kadar air bahan yang
dikemas tidak semakin meningkat. Plastik dengan komposisi tepung singkongumbi porang (65:25) dengan pemlastis sorbitol menghasilkan nilai permeabilitas
uap air terbaik yaitu sebesar 0.3823⨯10-9 g s-1 m-1 Pa-1.
Morfologi
Analisis morfologi dilakukan terhadap permukaan plastik untuk
mengetahui keteraturan serta kehomogenan bahan yang terbentuk. Analisis
dilakukan dengan menggunakan SEM pada plastik paduan tepung
singkong:porang:gliserol (65:25:10) perbesaran 5000⨯. Prinsip kerja SEM adalah
permukaan contoh dibombardir oleh elektron berenergi tinggi dengan energi
kinetik 1-25 kV. Elektron yang berenergi rendah dilepaskan dari atom-atom yang
ada pada permukaan contoh dan akan menentukan bentuk contoh.
Gambar 6 menunjukkan permukaan plastik paduan yang dihasilkan pada
perbesaran 5000⨯. Terlihat pada permukaan plastik terdapat bercak putih yang
kurang homogen. Bercak putih tersebut diduga merupakan glukomanan yang
terdapat pada umbi porang. Menurut Sumarwoto (2006), hasil pengamatan
menggunakan mikroskop, menunjukkan sifat anatomis sel-sel penyusun umbi
iles-iles sebagian besar berupa idioblast atau disebut juga sel-sel glukomanan
yang berukuran 0.5-2 mm, lebih besar 10-20 kali dari ukuran sel pati.
11
Gambar 6 Foto permukaan plastik paduan tepung singkong-porang 65:25 dengan
pemlastis gliserol perbesaran 5000⨯
Sifat Termal
Differential Thermal Analysis (DTA) merupakan teknik analisis termal
dengan menganalisis perbedaan temperatur (�T) antara sampel dan bahan
pembanding terhadap waktu atau temperatur sampel selama pemanasan.
Thermogravimetric analysis (TGA) merupakan suatu metode dinamik untuk
merekam berat sampel dalam kondisi pemanasan atau pendinginan dengan laju
yang terkontrol sebagai fungsi waktu atau temperatur (Rohaeti 2005).
Analisis termal dengan DTA-TGA dilakukan terhadap sampel plastik
paduan tepung singkong-umbi porang yang dibandingkan dengan plastik tepung
singkong tanpa penambahan tepung umbi porang. Analisis DTA-TGA dilakukan
antara lain untuk mengetahui kehilangan massa terhadap panas yang diberikan
dengan menganalisis penurunan bobot plastik akibat panas yang diterima oleh
plastik tersebut.
Gambar 7 memperlihatkan kurva DTA-TGA pada plastik tepung singkong
dengan pemlastis gliserol. Terlihat berdasarkan kurva DTA, plastik tanpa
penambahan tepung umbi porang memiliki suhu leleh sebesar 105.26 °C
sedangkan plastik dengan penambahan tepung umbi porang meleleh pada suhu
115.70 °C. Berdasarkan kurva TGA, penurunan bobot plastik tepung singkong
selama 20 menit yaitu sebesar 20.198 mg atau sebesar 78.287% dari bobot awal
dan penurunan bobot plastik tepung singkong-porang selama 20 menit sebesar
19.817 mg atau sebesar 76.810% dari bobot awal. Penurunan massa yang lebih
besar dihasilkan pada plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
12
(a)
(b)
Gambar 7 Termogram plastik tepung singkong dengan pemlastis gliserol. (a)
tanpa penambahan tepung umbi porang dan (b) dengan penambahan
tepung umbi porang
Terjadi peningkatan suhu leleh pada plastik yang ditambahkan dengan
tepung umbi porang. Peningkatan suhu saat plastik mulai mengalami pelelehan
tersebut dikarenakan tepung umbi porang memiliki tingkat kristalinitas yang lebih
tinggi dibandingkan dengan tepung singkong. Kristalisasi tersebut karena sifat
polisakarida glukomanan pada umbi porang memiliki sifat yang dapat
mengkristal. Semakin tinggi kristalinitas suatu bahan, maka tingkat keteraturan
molekulnya juga semakin tinggi.
13
Berdasarkan hasil yang diperoleh, tingkat keteraturan molekul polimer
dalam menempati ruang pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang
lebih tinggi dibandingkan pada plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
Hal ini sesuai dengan hasil yang ditunjukkan dari pengukuran bobot jenis plastik
yang dihasilkan. Semakin tinggi bobot jenis yang dihasilkan, maka tingkat
keteraturan molekul dalam menempati ruang akan semakin tinggi. Kekuatan tarik
pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang juga lebih tinggi
dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
Gugus Fungsi
Instrumen FTIR digunakan untuk mengetahui apakah terdapat reaksi fisik
karena adanya proses pemanasan saat pembuatan plastik dikhawatirkan akan
menghasilkan reaksi secara kimia. Spektrum bahan beserta plastik yang dihasilkan
terdapat pada Lampiran 6, terlihat sebagai deretan puncak-puncak dengan
bilangan gelombang sebagai hasil vibrasi ketika molekul mengabsorbsi energi
yang sesuai.
Berdasarkan Tabel 3, terlihat gugus fungsi dari tepung singkong,
pemlastis, dan umbi porang muncul kembali pada spektrum plastik paduan
dengan puncak yang hampir sama dan tidak dihasilkan puncak baru sehingga,
dapat dikatakan tidak terbentuknya gugus fungsi baru. Hal ini menunjukan
komponen penyusun plastik yang terbentuk hanya berinteraksi secara fisik.
Tabel 3 Analisis gugus fungsi
Sampel
Tepung singkong
Tepung umbi porang
Gliserol
Sorbitol
Plastik tepung singkongporang-gliserol
Plastik tepung singkongporang-sorbitol
Bilangan
gelombang
(cm-1)
3263.56
2931.80
1415.75
3276.70
2927.34
1411.60
1018.41
3280.92
2941.44
1402.25
3282.84
2939.52
1415.75
3302.13
2935.66
1415.75
1022.27
3275.13
2939.52
1415.75
1022.27
Gugus fungsi
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang C-O
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang C-O
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang C-O
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang menghasilkan
ketebalan yang berbeda. Nilai bobot jenis dan kuat tarik plastik menurun dengan
penambahan konsentrasi pemlastis. Persen elongasi semakin meningkat dengan
meningkatnya konsentrasi pemlastis. Pemlastis sorbitol menghasilkan plastik
dengan persen elongasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan gliserol.
Polisakarida glukomanan pada umbi porang meningkatkan ketebalan, bobot jenis,
dan kekuatan tarik pada plastik biodegradabel yang dihasilkan.
Saran
Hasil yang didapatkan sudah memiliki nilai kekuatan tarik yang baik,
namun perlu adanya optimasi penambahan porang yang digunakan agar
menghasilkan plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang dengan sifat
mekanik yang lebih baik. Pengadukan plastik menggunakan homogenizer perlu
dilakukan agar mendapatkan plastik yang lebih homogen.
DAFTAR PUSTAKA
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 1995. Standard Test
Methods for Water Vapor Transmission of Materials, E96-95.
Philadelphia (US): ASTM.
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2005. Standard Test
Methods for Water Vapor Transmission of Materials, D638. Philadelphia
(US): ASTM.
Christianty MU. 2009. Produksi biodegradable plastic melalui pencampuran pati
sagu termoplastis dan compatibilized linear low density polyethylene
[tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Fanani Z, Miksusanti, Desnelli. 2003. Biodegradasi poliblend polipropilenminyak sawit-pati dengan bakteri Bacillus Subtilus dan Clostridium
Botulinum. Indo J Chem. 3(3): 160-165.
Kemala T, Sjahriza A, Felani N. 2011. Sifat mekanis polipaduan polistirena-pati
menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar. Di dalam:
Delfira N, Yanova S, editor. Prosiding Seminar Nasional Himpunan
Kimia Indonesia; 2011 Jul 18-19; Pekanbaru, Indonesia. Pekanbaru (ID):
Universitas Riau. hlm 468-479.
Kristanoko H. 1996. Pengaruh penambahan carboxymethylcelullose dan sorbitol
terhadap karakteristik fisik edible film dari ekstrak protein bungkil kedelai
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
15
Mulyono E. 2010. Peningkatan mutu tepung iles-iles sebagai bahan pemlastis mi
dan pengental melalui teknologi pencucian bertingkat dan enzimatis pada
kapasitas produksi 250 kg umbi/hari. Bogor (ID): Balai Besar Penelitian
dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.
Nugroho AD. 2000. Pembuatan dan karakterisasi edible film dari campuran
tepung glukomannan iles-iles kuning (Amorphophallus onchophyllus) dan
carboxymethyl cellulose [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Pradipta IMD, Mawarani LJ. 2012. Pembuatan dan karakterisasi polimer ramah
lingkungan berbahan dasar glukomanan umbi porang. Jurnal Sains dan
Seni Pomits 1(1): 1-6.
Raharjo BA, Dewi NWS, Haryani K. 2012. Pemanfaatan tepung glukomannan
dari umbi iles-iles (Amorphophallus oncophyllus) sebagai bahan baku
pembuatan edible film. J Teknol Kim Indus. 1(1): 401-411.
Rohaeti E. 2005. Kajian tentang sintesis poliuretan dan karakterisasinya.
Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan
MIPA; 2005 Peb 8; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID): Universitas
Negeri Yogyakarta.
Sperling LH. 2006. Introduction to Physical Polymer Chemistry. Ed ke-4. New
Jersey (US): Wiley.
Sumarwoto. 2006. Review: Kandungan mannan pada tanaman iles-iles
(Amorphophallus muelleri Blume.). Jurnal Bioteknologi 4(1):28-32.
Suppakul P, Chalernsook B, Ratisuthawat B, Prapasitthi S, Munchukangwan N.
2013. Empirical modeling of moisture sorption characteristics and
mechanical and barrier properties of cassava flour film and their relation to
plasticizing-antiplasticizing effects. J Food Sci Technol. 50: 290-297.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Tepung umbi
porang (% b/b)
(0, 25, 25, 25)
Tepung singkong (% b/b)
(95, 70, 65, 60)
+ 30 mL akuades
dipanaskan
Larutan
Tepung umbi
porang
+ 50 mL akuades
dipanaskan
Larutan tepung
singkong
Pemlastis (% b/b)
(5, 5, 10, 15)
disaring
+ 50 mL akuades
Larutan tepung
singkong terplastisasi
Filtrat
Umbi porang
dihomogenkan
Larutan umbi porang -tepung
singkong terplastisasi
dihomogenkan sambil
dipanaskan 70 °C
Plastik biodegradabel
(Tepung singkong-umbi porang)
dikarakterisasi
Penentuan
bobot
jenis
Uji kuat
tarik
Uji
permeabilitas
Analisis
morfologi
Analisis
termal
Analisis
gugus
fungsi
17
Lampiran 2 Perhitungan ketebalan plastik
Data ketebalan plastik dengan pemlastis gliserol
Ketebalan film tepung singkong:porang:gliserol (mm)
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
0.070
0.090
0.070
0.060
0.060
0.110
0.070
0.060
0.070
0.090
0.060
0.070
0.060
0.090
0.070
0.070
0.060
0.090
0.060
0.070
0.070
0.100
0.070
0.070
0.060
0.090
0.070
0.070
0.070
0.090
0.070
0.070
0.060
0.090
0.070
0.060
0.060
0.090
0.070
0.070
0.064
0.093
0.068
0.067
Ulangan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rerata
Data ketebalan plastik dengan pemlastis sorbitol
Ketebalan film tepung singkong:porang:sorbitol (mm)
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
0.060
0.100
0.070
0.070
0.050
0.090
0.070
0.060
0.060
0.090
0.060
0.070
0.060
0.090
0.060
0.070
0.060
0.100
0.060
0.060
0.060
0.090
0.060
0.060
0.060
0.090
0.070
0.070
0.070
0.090
0.070
0.060
0.070
0.090
0.070
0.070
0.060
0.090
0.070
0.070
0.061
0.092
0.066
0.066
Ulangan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rerata
Contoh perhitungan :
Rerata ketebalan =
Σ ketebalan film
banyak ulangan
Rerata ketebalan =
(0.060+0.050+0.060+0.060+0.060+0.060+0.060+0.070+0.070+0.060)
10
= 0.061 mm
mm
18
Lampiran 3 Perhitungan bobot jenis plastik
Data bobot jenis plastik (ulangan 1)
Pemlastis (%)
Tepung
singkong:porang
Gliserol
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Sorbitol
W1
(g)
W2
(g)
W3
(g)
Bobot
jenis
(g/mL)
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
8.0561
8.0633
8.0606
8.0530
8.0569
8.0559
8.0548
8.0549
14.6257
14.6800
14.6673
14.6155
14.6511
14.6380
14.6232
14.6195
14.6041
14.6120
14.6056
14.6074
14.6037
14.6086
14.6093
14.6060
0.0932
0.1221
0.1154
0.1008
0.0605
0.0646
0.0618
0.0699
Data bobot jenis plastik (ulangan 2)
Pemlastis (%)
Tepung
singkong:porang
Gliserol
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Sorbitol
W1
(g)
W2
(g)
W3
(g)
Bobot
jenis
(g/mL)
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
8.0556
8.0622
8.0588
8.0611
8.0581
8.0562
8.0563
8.0547
14.6262
14.6805
14.6656
14.7019
14.6513
14.6316
14.6338
14.6164
14.6025
14.6088
14.6119
14.6057
14.6074
14.6098
14.6065
14.6059
0.0678
0.1045
0.0845
0.0705
0.0881
0.0962
0.0817
0.0717
19
Lanjutan Lampiran 3 Perhitungan bobot jenis plastik
Data bobot jenis plastik (ulangan 3)
Pemlastis (%)
Tepung
singkong:porang
Gliserol
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Sorbitol
W1
(g)
W2
(g)
W3
(g)
Bobot
jenis
(g/mL)
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
8.0552
8.0610
8.0565
8.0627
8.0571
8.0601
8.0566
8.0544
14.6227
14.6796
14.6419
14.7041
14.6522
14.6520
14.6277
14.6098
14.6046
14.6074
14.6098
14.6115
14.6057
14.6042
14.6056
14.6046
0.0679
0.0903
0.0758
0.0876
0.0653
0.1155
0.1096
0.0885
Contoh perhitungan :
Suhu saat percobaan 28 °C
W0 = 8.0539 g
Dl = 0.99628 g/mL
Da = 0.00125 g/mL
D=
W1 -W0
W3 -W0 - W2 -W1
D=
8.0552-8.0539
14.6046-8.0539 - 14.6227-8.0552
Dl -Da +Da
0.99628-0.00125 +0.00125 g/mL
D= 0.0679 g/mL
Rerata bobot jenis plastik tepung singkong-umbi porang
Pemlastis (%)
Tepung singkong:porang
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
Gliserol
Sorbitol
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
Bobot jenis
(g/mL)
0.0763
0.1056
0.0919
0.0863
0.0713
0.0921
0.0843
0.0767
20
Lampiran 4 Perhitungan kekuatan tarik dan elongasi
Data uji tarik plastik dengan pemlastis gliserol
Tepung
singkong:
Ulangan
porang:gliserol
1
2
1
2
1
2
1
2
95:00:05
70:25:05
65:25:10
60:25:15
Fmaks
(N)
Perpanjangan
maksimum
(mm)
Kuat tarik
(MPa)
Elongasi
(%)
12.8701
13.0098
15.5083
16.7352
11.8318
12.574
9.6439
9.7449
1.51
1.50
1.13
1.09
1.42
1.08
3.72
3.95
6.4351
6.5049
7.7542
8.3676
5.9159
6.2870
4.8220
4.8725
1.88
1.88
1.42
1.36
1.77
1.35
4.65
4.94
Rerata
Kuat tarik Elongasi
(MPa)
(%)
6.4700
1.88
8.0609
1.39
6.1015
1.56
4.8473
4.80
Data uji tarik plastik dengan pemlastis sorbitol
Tepung
Perpanjangan
Fmaks
singkong:
maksimum
Ulangan
(N)
porang:sorbitol
(mm)
1
8.9366
2.88
95:00:05
2
15.726
2.81
1
14.7255
1.37
70:25:05
2
16.6742
1.05
1
9.4533
1.74
65:25:10
2
11.7248
1.78
1
5.5005
3.97
60:25:15
2
7.6212
6.38
Contoh perhitungan :
Luas penampang lintang = 2 mm2
Panjang spesimen mula-mula = 80 mm
τ=
τ=
Fmaks
A
8.9366 N
2mm2
τ = 4.4683 MPa
%E=
%E=
ΔL
⨯100%
L0
2.88 mm
80 mm
⨯100% = 3.60%
Kuat tarik
(MPa)
Elongasi
(%)
4.4683
7.8630
7.3628
8.3371
4.7267
5.8624
2.7503
3.8106
3.60
3.52
1.71
1.31
2.17
2.22
4.97
7.97
Rerata
Kuat tarik Elongasi
(MPa)
(%)
6.1657
3.56
7.8500
1.51
5.2946
2.20
3.2805
6.47
21
Lampiran 5 Perhitungan permeabilitas uap air
Data permeabilitas uap air plastik dengan pemlastis gliserol
Tepung
singkong:
porang:gliserol
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
Waktu
(jam)
Bobot
(g)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
82.4699
82.3807
82.2658
82.1454
82.0194
81.8958
81.4076
81.3359
81.2478
81.1534
81.0636
80.9771
82.7940
82.7184
82.6238
82.5252
82.4298
82.3345
72.7836
72.6944
72.5901
72.4781
72.3559
72.2350
Kehilangan
bobot (g)
WVTR
(g s-1 m-2)
Permeabilitas uap
air
(g s-1 m-1 Pa-1)
0.0892
0.1149
0.1204
0.1260
0.1236
0.0387
0.0249
0.0174
0.0137
0.0107
2.2763⨯10-9
1.4661⨯10-9
1.0242⨯10-9
0.8038⨯10-9
0.6308⨯10-9
0.0717
0.0881
0.0944
0.0898
0.0865
0.0311
0.0191
0.0137
0.0097
0.0075
2.3525⨯10-9
1.4453⨯10-9
1.0324⨯10-9
0.7366⨯10-9
0.5676⨯10-9
0.0756
0.0946
0.0986
0.0954
0.0953
0.0328
0.0205
0.0143
0.0104
0.0083
1.9292⨯10-9
1.2070⨯10-9
0.8387⨯10-9
0.6083⨯10-9
0.4864⨯10-9
0.0892
0.1043
0.1120
0.1222
0.1209
0.0387
0.0226
0.0162
0.0133
0.0105
1.9511⨯10-9
1.1407⨯10-9
0.8166⨯10-9
0.6682⨯10-9
0.5289⨯10-9
22
Lanjutan Lampiran 5 Perhitungan permeabilitas uap air
Data permeabilitas uap air plastik dengan pemlastis sorbitol
Tepung
singkong:
porang:sorbitol
Waktu
(jam)
Bobot
(g)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
79.7126
79.6253
79.5140
79.4123
79.3055
79.1886
71.1292
71.0562
70.9629
70.8634
70.7592
70.6811
79.5564
79.4927
79.4159
79.3390
79.2615
79.1866
82.4281
82.3552
82.2676
82.1758
82.0839
81.9928
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
Kehilangan
bobot (g)
WVTR
(g s-1 m-2)
Permeabilitas uap
air
(g s-1 m-1 Pa-1)
0.0873
0.1113
0.1017
0.1068
0.1169
0.0379
0.0242
0.0147
0.0116
0.0101
2.2278⨯10-9
1.4201⨯10-9
0.8651⨯10-9
0.6814⨯10-9
0.5966⨯10-9
0.0730
0.0933
0.0995
0.1042
0.0781
0.0317
0.0202
0.0144
0.0113
0.0068
2.3951⨯10-9
1.5306⨯10-9
1.0882⨯10-9
0.8547⨯10-9
0.5125⨯10-9
0.0637
0.0768
0.0769
0.0775
0.0749
0.0276
0.0167
0.0111
0.0084
0.0065
1.6256⨯10-9
0.9799⨯10-9
0.6541⨯10-9
0.4944⨯10-9
0.3823⨯10-9
0.0729
0.0876
0.0918
0.0919
0.0911
0.0316
0.0190
0.0133
0.0100
0.0079
1.5946⨯10-9
0.9581⨯10-9
0.6693⨯10-9
0.5025⨯10-9
0.3985⨯10-9
Contoh perhitungan :
A = 0.00064 m2
S = 6266.134 Pa
WVTR=
R1 = 100%
R2 = 81%
bobot air yang hilang
waktu ⨯ luas
0.0873 g
3600 s ⨯ 0.00064 m2
WVTR= 0.0379 g s-1 m-2
WVTR
⨯l
Permeabilitas uap air =
S × (R1 -R2 )
WVTR=
Permeabilitas uap air=
0.0379 g s-1 m-2
⨯0.00007
6266.134 Pa × (1-0.81)
m = 2.2278⨯10-9 g s-1 m-1 Pa-1
23
Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Tepung singkong
Tepung porang
24
Lanjutan Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Gliserol
Sorbitol
25
Lanjutan Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Plastik tepung singkong-porang-gliserol
Plastik tepung singkong-porang-sorbitol
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 31 Maret 1992 dari ayah
Syahrial Rustam dan ibu Siti Anda Minarni. Penulis adalah putri ke empat dari
empat bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 44 Jakarta Timur
dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor
(IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen
Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia
Tingkat Persiapan Bersama pada tahun ajaran 2011/2012 dan 2012/2013, asisten
praktikum Kimia Dasar I dan II tahun ajaran 2012/2013, dan asisten Kimia
Polimer pada tahun ajaran 2012/2013. Bulan Juli-Agustus 2012 penulis
melaksanakan Praktik Lapangan di Balai Besar Kimia dan Kemasan (BBKK)
dengan judul Penentuan Beberapa Parameter Air Baku dengan Metode
Spektrofotometri dan Titrimetri.
TEPUNG SINGKONG-UMBI PORANG
NAADHILAH RAMADHAN
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan dan
Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung Singkong-Umbi Porang adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka
di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Naadhilah Ramadhan
NIM G44090049
ABSTRAK
NAADHILAH RAMADHAN. Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel
Tepung Singkong-Umbi Porang. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan
AHMAD SJAHRIZA.
Tepung singkong dan umbi porang merupakan material polimer yang
bersumber dari biomassa pertanian yang berupa polisakarida yang dapat
digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan plastik biodegradabel. Plastik
dibuat dengan cara mengombinasikan tepung singkong dengan tepung porang
dengan pemlastis gliserol dan sorbitol. Plastik dihasilkan dengan komposisi
tepung singkong:umbi porang:pemlastis 95:0:5, 70:25:5, 65:25:10, dan 60:25:15.
Analisis dilakukan dengan mengukur bobot jenis, kuat tarik, permeabilitas uap air,
morfologi, termal, dan gugus fungsi. Polisakarida glukomanan pada umbi porang
meningkatkan bobot jenis, dan kekuatan tarik pada plastik biodegradabel yang
dihasilkan. Permeabilitas uap air plastik menurun dengan penambahan tepung
umbi porang. Analisis morfologi menunjukkan homogenitas yang kurang baik.
Pemlastis sorbitol menghasilkan plastik dengan persen elongasi yang lebih besar
jika dibandingkan dengan pemlastis gliserol. Analisis gugus fungsi menunjukkan
interaksi terjadi secara fisik.
Kata kunci: plastik biodegradabel, porang, singkong.
ABSTRACT
NAADHILAH RAMADHAN. Synthesis and Characterization on Biodegradable
Plastic of Cassava-Porang Flour. Supervised by TETTY KEMALA and AHMAD
SJAHRIZA.
Cassava and porang tubers are polymeric material from agricultural
biomass in the form of polysaccharide that can be used as raw material in the
manufacture of biodegradable plastics. Plastic was made of cassava flour and
combined with porang flour with glycerol and sorbitol as plasticizer. The plastics
were prepared from cassava flour:porang:plasticizer with compositions 95:0:5,
70:25:5, 65:25:10, and 60:25:15. The analyses were on density, tensile strength,
water vapor permeability, morphological, thermal, and functional groups.
Glucomannans on porang flour increased the density and tensile strength of the
biodegradable plastic produced. Water vapor permeability decreased with the
addition of porang in the composition. The morphological observation showed
that there was insufficient homogeneity properties. Sorbitol as plasticizer
produced plastic with higher elongation than glycerol. Functional group analysis
showed physical interaction.
Keyword: biodegradable plastic, cassava, porang.
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN PLASTIK BIODEGRADABEL
TEPUNG SINGKONG-UMBI PORANG
NAADHILAH RAMADHAN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung
Singkong-Umbi Porang
Nama
: Naadhilah Ramadhan
NIM
: G44090049
Disetujui oleh
Dr Tetty Kemala, SSi MSi
Pembimbing I
Drs Ahmad Sjahriza
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT
atas limpahan nikmat, rahmat, serta karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini
berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak
bulan April 2013 sampai Juli 2013 ini ialah pembuatan plastik biodegradabel,
dengan judul Pembuatan dan Pencirian Plastik Biodegradabel Tepung SingkongUmbi Porang.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Tetty Kemala dan Bapak
Ahmad Sjahriza selaku pembimbing atas bimbingan, saran, dan pengarahannya
sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Ucapan terima kasih juga penulis
sampaikan kepada semua dosen pengajar, staf laboratorium anorganik ( Pak Caca,
Pak Mul, dan Pak Syawal) serta staf laboratorium lainnya dan pegawai
departemen kimia yang telah memberikan kesempatan, fasilitas serta arahan
selama kegiatan penelitian berlangsung.
Terima kasih kepada kedua orang tua terutama mama, saudara kembar,
keluarga, sahabat, Yusni, Didin, Asep, Kak Doni, Noviyanti, Pebry, teman-teman
satu kos, dan teman-teman kimia 46 IPB atas segala bantuan, dukungan dan doa
yang diberikan. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.
Bogor, September 2013
Naadhilah Ramadhan
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Bahan dan Alat
Lingkup Kerja
HASIL DAN PEMBAHASAN
Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang
Bobot Jenis Plastik
Uji Tarik
Sifat Permeabilitas Uap Air
Morfologi
Sifat Termal
Gugus Fungsi
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
vii
vii
vii
1
2
2
2
5
5
6
8
9
10
11
13
14
14
14
14
16
26
DAFTAR TABEL
1
2
3
Komposisi plastik biodegradabel
Permeabilitas uap air plastik
Analisis gugus fungsi
3
10
13
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
Pengamatan visual plastik tepung singkong-umbi porang-pemlastis
Pengaruh komposisi plastik terhadap ketebalan
Pengaruh komposisi plastik terhadap bobot jenis
Pengaruh komposisi plastik terhadap kekuatan tarik
Pengaruh komposisi plastik terhadap elongasi
Foto permukaan plastik paduan tepung singkong-porang 65:25
dengan pemlastis gliserol perbesaran 5000⨯
Termogram plastik tepung singkong dengan pemlastis gliserol
6
6
7
8
9
11
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
Diagram alir penelitian
Perhitungan ketebalan plastik
Perhitungan bobot jenis plastik
Perhitungan kekuatan tarik dan elongasi
Perhitungan permeabilitas uap air
Spektrum FTIR film
16
17
18
20
21
23
PENDAHULUAN
Bahan plastik yang paling banyak beredar di pasaran saat ini berasal dari
polimer sintetik nonbiodegradabel. Plastik tersebut sulit teruraikan oleh
mikroorganisme yang ada di lingkungannya (Fanani et al. 2003). Limbah plastik
tersebut terus bertambah setiap saat dan merusak lingkungan. Permasalahan ini
mendorong banyaknya penelitian tentang bahan plastik yang dapat terdegradasi
atau biasa disebut dengan plastik biodegradabel. Salah satu penelitian tentang
plastik biodegradabel telah dilakukan oleh Kemala et al. (2011) yaitu membuat
polipaduan pati dan polistirena menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak
pagar.
Salah satu material yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam
pembuatan plastik biodegradabel adalah material polimer yang bersumber dari
biomassa pertanian berupa polisakarida. Polisakarida yang ada dalam hasil
pertanian terdapat dalam berbagai bentuk, yaitu dalam bentuk pati dan
glukomanan (Pradipta dan Mawarani 2012).
Singkong atau ubi kayu merupakan salah satu sumber pati yang potensial
di Indonesia. Singkong dapat diolah menjadi tiga bentuk tepung antara lain tepung
tapioka, tepung gaplek, dan tepung singkong. Pembuatan plastik biodegradabel
dengan bahan baku tepung singkong telah dilakukan oleh Suppakul et al. (2013)
menghasilkan plastik dengan kekuatan tarik yang cukup tinggi. Tepung singkong
memiliki kelebihan dibandingkan dengan tepung tapioka, antara lain proses
pengolahan yang lebih sederhana dan nilai ekonomis yang lebih tinggi
dibandingkan dengan tepung tapioka. Penggunaan tepung singkong diharapkan
lebih efisien dibandingkan dengan tepung tapioka.
Plastik berbahan dasar pati memiliki elastisitas yang kurang baik. Sifat
elastis dari plastik biodegradabel dengan pati dapat ditingkatkan dengan
penambahan pemlastis. Plastisasi tepung singkong dengan penambahan gliserol
maupun sorbitol diharapkan akan membentuk ikatan hidrogen dengan pati,
sehingga terjadi interaksi antara gugus hidroksi dan molekul pati yang membuat
pati menjadi lebih plastis.
Polisakarida yang juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik
biodegradabel adalah dalam bentuk glukomanan. Umbi porang atau biasa dikenal
dengan iles-iles, banyak mengandung polisakarida glukomanan tersedia melimpah
di daerah perkebunan karena sukar dimanfaatkan sebagai bahan pangan (Pradipta
dan Mawarani 2012). Pradipta dan Mawarani (2012) telah melaporkan pembuatan
plastik berbahan baku tepung porang dengan pemlastis gliserol. Penggunaan
tepung porang dalam pembuatan plastik biodegradabel diharapkan mampu
memperbaiki sifat plastik berbahan dasar pati karena polimer glukomanan
memiliki sifat antara selulosa dan galaktomanan, sehingga zat tersebut mampu
mengkristal serta dapat pula membentuk struktur serat-serat halus (Nugroho
2000).
Penelitian ini bertujuan membuat plastik biodegradabel dari tepung
singkong dan umbi porang dengan penggunaan pemlastis gliserol dan sorbitol
serta melihat pengaruh bahan baku yang digunakan terhadap karakteristik plastik
yang dihasilkan.
METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tepung
singkong, tepung umbi porang, gliserol, sorbitol, dan akuades. Analisis dalam
penelitian ini dilakukan menggunakan alat pengukur ketebalan, piknometer pirex
5 mL, alat uji tarik INSTRON 3369, alat termal diferensial-analisis
termogravimetri
(DTA-TGA) Shimadzu, spektrofotometer inframerah
transformasi fourier (FTIR) IRPrestige-21 Shimadzu, dan mikroskop elektron
payaran (SEM) JEOL T330A.
Lingkup Kerja
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap (Lampiran 1). Tahap pertama
adalah pembuatan plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang dengan
penambahan gliserol dan sorbitol dengan berbagai komposisi. Tahap terakhir
adalah karakterisasi plastik yang dihasilkan yang terdiri dari penentuan bobot
jenis, uji tarik, uji permeabilitas uap air, analisis morfologi plastik dengan SEM,
analisis termal dengan DTA-TGA, dan analisis gugus fungsi dengan FTIR.
Pembuatan Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang (Modifikasi Pradipta dan
Mawarani 2012)
Pembuatan plastik biodegradabel dilakukan dengan cara tepung umbi
porang dalam 30 mL akuades dipanaskan pada suhu 60 °C selama 15 menit dan
disaring hingga dihasilkan filtrat umbi porang. Tepung singkong dipanaskan
dalam 50 mL akuades pada suhu 60 °C selama 10 menit. Pemlastis lalu
dicampurkan dengan tepung singkong kemudian dihomogenkan selama 15 menit
hingga didapatkan tepung singkong terplastisasi. Filtrat umbi porang dicampurkan
dengan tepung singkong terplastisasi selama 1 jam pada suhu 70 °C. Selain itu,
disiapkan juga campuran plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
Komposisi polipaduan plastik biodegradabel tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Campuran Plastik yang terbentuk didiamkan selama 10 menit agar terbebas dari
gelembung udara dan dicetak di atas pelat mika dengan ukuran tertentu. Plastik
dikeringkan suhu ruang dan dilepaskan dari pelat mika.
3
Tabel 1 Komposisi plastik biodegradabel
Tepung
singkong
(%)
95.00
70.00
65.00
60.00
95.00
70.00
65.00
60.00
Tepung umbi
porang
(%)
0.00
25.00
25.00
25.00
0.00
25.00
25.00
25.00
Pemlastis (%)
Gliserol
Sorbitol
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
Penentuan Bobot Jenis
Piknometer kosong ditimbang bobotnya, kemudian piknometer tersebut
diisi akuades dan ditimbang kembali bobotnya. Setelah itu ke dalam piknometer
kosong dimasukkan contoh, kemudian ditimbang bobotnya. Akuades
ditambahkan ke dalam piknometer yang telah berisi contoh dan ditimbang
kembali bobotnya. Setiap hasil penimbangan dicatat bobotnya. Bobot jenis contoh
ditentukan menggunakan persamaan 1.
D=
W1 -W0
⨯ D l − D a + Da
W3-W0 - W2-W1
(1)
Keterangan :
D = bobot jenis contoh
W0 = bobot piknometer kosong
W1 = bobot piknometer + contoh
W2 = bobot piknometer + contoh + akuades
W3 = bobot piknometer + akuades
Dl = bobot jenis air
Da = bobot jenis udara pada suhu percobaan
Uji Tarik (ASTM D638 2005)
Plastik yang telah dikeringkan dibuat dengan ukuran panjang 10 cm dan
lebar 2 cm. Kemudian potongan plastik dijepitkan pada alat uji tarik dan ditarik
dengan kecepatan konstan dan beban maksimum 5 kgf. Data yang dihasilkan
dicetak di atas kertas. Perhitungan besarnya kekuatan tarik dan elongasi
digunakan persamaan 2 dan 3.
4
τ=
%E =
F maks
(2)
A
ΔL
⨯100%
L0
(3)
Keterangan :
τ
= kekuatan tarik (N/mm2)
Fmaks = tegangan maksimum (N)
A
= luas penampang lintang (mm2)
%E
= elongasi (%)
ΔL
= pertambahan panjang spesimen (mm)
L0
= panjang spesimen mula-mula (mm)
Analisis Permeabilitas Uap Air
Teknik yang digunakan adalah dengan mengukur laju transmisi uap air
menggunakan metode wet cup yang telah dimodifikasi berdasarkan ASTM E 9695. Cawan petri disiapkan kemudian ditutup menggunakan aluminium foil yang
direkatkan pada cawan petri tersebut. Lubang dibuat pada aluminium foil dengan
luas lubang 10% dari luas permukaan cawan petri. Akuades dimasukkan ke dalam
cawan petri sebanyak 30 mL kemudian lubang ditutup menggunakan plastik yang
akan diuji dan direkatkan menggunakan lem epoksi pada aluminium foil. Cawan
petri yang telah ditutup menggunakan plastik ditimbang bobot awalnya dan
dimasukkan ke dalam oven pada suhu 37 °C. Sampel diambil dan ditimbang
setiap 1 jam selama 5 jam. Besarnya laju transmisi uap air dan nilai permeabilitas
uap air dapat dihitung menggunakan persamaan 4 dan persamaan 5.
bobot air yang hilang
WVTR =
waktu ⨯ luas
(4)
Keterangan:
WVTR = Laju transmisi uap air (g s-1 m-2)
Permeabilitas uap air =
WVTR
⨯l
S × (R1 -R2 )
Keterangan:
l = ketebalan plastik (m)
S = tekanan kelembaban uap air, mmHg (1.333 ⨯ 102 Pa)
R1= kelembaban relatif di dalam petri
R2= kelembaban relatif udara luar
(5)
Analisis Morfologi Plastik
Analisis dilakukan menggunakan SEM. Sampel yang berupa film
dimasukkan ke dalam tempat sampel dengan perekat ganda dan dilapisi dengan
logam emas pada keadaan vakum. Sampel yang telah dilapisi diamati dengan
tegangan 15 kV. Selanjutnya hasil analisis yang didapat dicetak.
Analisis Termal
Pengukuran sifat termal dilakukan dengan alat DTA-TGA. Contoh yang
telah berbentuk film ditimbang antara 2.0-2.5 mg dan diletakkan pada tempat
contoh. Kondisi alat diatur dan dioperasikan pada suhu 50-350 °C. Atmosfer
wadah contoh dan wadah pembanding dikontrol menggunakan gas nitrogen
dengan kecepatan pemanasan 20 °C per menit. Kurva yang dihasilkan dicetak di
atas kertas.
Analisis Gugus Fungsi
Analisis dilakukan menggunakan FTIR. Sampel ditempatkan ke dalam
tempat contoh, kemudian spektrum FTIR dari plastik direkam menggunakan
spektrometer pada suhu ruang. Hasil didapatkan berupa spektogram hubungan
antara bilangan gelombang dan intensitas.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Plastik Tepung Singkong-Umbi Porang
Plastik biodegradabel dibuat dari tepung singkong yang dipadukan dengan
tepung umbi porang. Gliserol maupun sorbitol yang berfungsi sebagai pemlastis
terlebih dahulu dicampurkan dengan larutan tepung singkong hingga larutan
tepung singkong terplastisasi yang ditunjukkan dengan larutan bertambah kental
serta lebih transparan. Prinsip kerja pemlastis adalah membentuk interaksi
molekuler dengan rantai polimer sehingga ruang antar rantai semakin lebar dan
memungkinkan polimer untuk bergerak lebih bebas (Sperling 2006). Plastik
dengan penambahan tepung porang yang dihasilkan secara visual terlihat
homogen dengan warna yang relatif sama pada setiap komposisi (Gambar 1).
6
(95:0:5) (70:25:5) (65:25:10) (60:25:15)
(95:0:5) (70:25:5)
(a)
(65:25:10) (60:25:15)
(b)
Gambar 1 Pengamatan visual plastik tepung singkong-umbi porang-pemlastis
(a) gliserol dan (b) sorbitol
Pembuatan plastik biodegradabel berbahan dasar tepung singkong dan
tepung umbi porang dengan berbagai komposisi menghasilkan plastik dengan
ketebalan yang berbeda. Ketebalan plastik tersebut ditentukan menggunakan alat
pengukur ketebalan yang dilakukan pada sepuluh titik berbeda pada tiap plastik.
Lampiran 2 menunjukkan data analisis ketebalan plastik yang dihasilkan.
Berdasarkan Gambar 2, penambahan tepung umbi porang akan meningkatkan
total padatan dalam larutan sehingga, plastik dengan penambahan tepung porang
akan lebih tebal dibanding plastik tanpa penambahan tepung porang.
Ketebalan (mm)
0.100
0.080
0.060
0.040
0.020
0.000
95:0:5
70:25:5 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 2 Pengaruh komposisi plastik terhadap ketebalan. pemlastis: (
dan ( ) sorbitol
) gliserol
Bobot Jenis Plastik
Tingkat keteraturan suatu molekul dalam menempati ruang dapat diketahui
dengan menganalisis bobot jenis dari molekul tersebut. Semakin besar bobot jenis
molekul benda padat maka semakin tinggi tingkat keteraturan molekul tersebut
dalam menempati ruang. Gambar 3 memperlihatkan penurunan bobot jenis plastik
dengan bertambahnya konsentrasi pemlastis pada plastik dengan penambahan
tepung porang.
7
Bobot jenis (g/mL)
0.1200
0.1000
0.0800
0.0600
0.0400
0.0200
0.0000
95:00:05 70:25:05 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 3 Pengaruh komposisi plastik terhadap bobot jenis. pemlastis: (
gliserol dan ( ) sorbitol
)
Penurunan bobot jenis plastik tepung singkong-umbi porang akibat
peningkatan konsentrasi pemlastis disebabkan oleh molekul pemlastis dapat
meningkatkan mobilitas molekul polimer dan membuat polimer menjadi lebih
amorf. Struktur molekul amorf memiliki keteraturan yang lebih rendah dibanding
molekul kristalin. Penurunan tingkat keteraturan molekul menyebabkan bobot
jenis dari molekul tersebut menjadi lebih rendah.
Bobot jenis plastik dengan persen pemlastis gliserol yang sama besar pada
plastik tanpa penambahan tepung umbi porang sebesar 0.0763 g/mL, sedangkan
pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang sebesar 0.1056 g/mL.
Peningkatan bobot jenis plastik dengan adanya penambahan tepung umbi porang
juga dihasilkan pada plastik dengan pemlastis sorbitol. Bobot jenis plastik dengan
persen pemlastis sorbitol yang sama besar tanpa dan dengan penambahan tepung
umbi porang berturut-turut sebesar 0.0713 g/mL dan 0.0921 g/mL.
Plastik dengan penambahan tepung umbi porang memiliki tingkat
keteraturan molekul yang lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa
penambahan tepung umbi porang karena meningkatnya bobot jenis plastik. Hal ini
karena karakter istimewa glukomanan yang ada pada tepung porang, antara lain
dapat mengembang di dalam air lebih besar jika dibandingkan dengan pati
(Sumarwoto 2006).
Lampiran 3 memperlihatkan data bobot jenis plastik tiap ulangan.
Terdapat tiga kali ulangan untuk penentuan bobot jenis setiap plastik yang
dihasilkan. Berdasarkan hasil percobaan, bobot jenis plastik dengan pemlastis
sorbitol secara umum memiliki nilai lebih rendah dibandingkan dengan plastik
dengan pemlastis gliserol. Menurut Raharjo et al. (2012), pemlastis sorbitol
cenderung mampu mengurangi ikatan hidrogen internal lebih besar bila
dibandingkan dengan gliserol. Hal tersebut menyebabkan tingkat keteraturan
molekul dalam menempati ruang pada plastik dengan pemlastis sorbitol akan
lebih rendah jika dibandingkan dengan plastik dengan pemlastis gliserol.
8
Uji Tarik
Uji tarik bertujuan melihat besarnya tegangan maksimum atau kekuatan
tarik yang dapat ditahan polimer dan melihat besarnya persen elongasi bahan.
Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum bahan untuk menahan tegangan yang
diberikan. Elongasi adalah pertambahan panjang tertentu pada bahan akibat
tegangan yang diberikan.
Lampiran 4 merupakan data dan hasil analisis kekuatan tarik dan elongasi.
Data berdasarkan lampiran tersebut ditampilkan pada Gambar 4 dan 5.
Berdasarkan Gambar 4, semakin besar konsentrasi zat pemlastis baik gliserol
maupun sorbitol yang ditambahkan akan menurunkan kekuatan tarik. Nilai
kekuatan tarik plastik tepung singkong dengan konsentrasi pemlastis gliserol yang
sama besar tanpa dan dengan penambahan tepung umbi porang berturut-turut
sebesar 6.4700 MPa dan 8.0609 MPa. Plastik tepung singkong dengan persen
pemlastis sorbitol yang sama besar memiliki kekuatan tarik sebesar 6.1657 MPa,
sedangkan plastik dengan penambahan tepung umbi porang menghasilkan kuat
tarik sebesar 7.8500 MPa.
Kekuatan tarik (MPa)
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
95:0:5
70:25:5 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 4 Pengaruh komposisi plastik terhadap kekuatan tarik. pemlastis: (
gliserol dan ( ) sorbitol
)
Gambar 5 memperlihatkan semakin besar konsentrasi zat pemlastis yang
digunakan akan meningkatkan persen elongasi. Jenis pemlastis yang digunakan
juga terlihat mempengaruhi nilai yang dihasilkan. Sorbitol memiliki massa molar
yang lebih besar (182 g/mol) dibandingkan dengan gliserol (92 g/mol). Semakin
besar massa molar suatu senyawa, maka semakin besar pula jumlah massa per
mol bahannya. Semakin besar massa zat pemlastis akan semakin mengurangi
bagian kristalin sehingga bagian amorf bertambah yang menyebabkan plastik
menjadi lebih liat. Hal ini menyebabkan plastik dengan pemlastis sorbitol
memiliki persen elongasi yang lebih besar jika dibandingkan dengan plastik
dengan pemlastis gliserol.
Elongasi (%)
9
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
95:0:5
70:25:5 65:25:10 60:25:15
Tepung singkong:porang:pemlastis
Gambar 5 Pengaruh komposisi plastik terhadap elongasi. pemlastis: (
dan ( ) sorbitol
) gliserol
Komposisi bahan yang digunakan dalam pembuatan plastik tersebut
mempengaruhi kekuatan tarik dan persen elongasi. Naiknya kekuatan tarik pada
plastik diakibatkan total padatan porang yang ada dalam komposisi
mengakibatkan tingkat keteraturan molekul dalam menempati ruang akan lebih
tinggi. Keteraturan molekul plastik dengan penambahan tepung umbi porang lebih
tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung porang dibuktikan
dengan meningkatnya bobot jenis plastik.
Sifat Permeabilitas Uap Air
Laju transmisi uap air (rate of water vapor transmission, WVTR) plastik
biodegradabel tepung singkong-umbi porang (Lampiran 5), memiliki nilai yang
cenderung meningkat dengan meningkatnya jumlah pemlastis yang ditambahkan.
Nilai transmisi uap air yang dihasilkan berkisar antara 0.0065 g/s/m2 sampai
0.0107 g/s/m2. Menurut Nugroho (2000), protein dan polisakarida mempunyai
nilai WVTR yang tinggi karena merupakan polimer polar, mempunyai banyak
ikatan hidrogen sehingga mampu menyerap air di udara.
Tabel 2 memperlihatkan permeabilitas uap air pada plastik cenderung
menurun dengan meningkatnya konsentrasi pemlastis. Menurut Kristanoko
(1996), secara umum penambahan pemlastis akan meningkatkan permeabilitas
uap air yang dihasilkan suatu polimer. Pemlastis diduga berkompetisi dengan
molekul air pada sisi aktif polimer, yang sekaligus menyebabkan terjadinya
pengelompokkan air dan meningkatkan volume bebas dari polimer, sehingga
meningkatkan mobilitas dan permeabilitas polimer (Kristanoko 1996).
10
Tabel 2 Permeabilitas uap air plastik
Pemlastis (%)
Gliserol
Sorbitol
Permeabilitas uap air
(g s-1 m-1 Pa-1)
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
0.6308⨯10-9
0.5676⨯10-9
0.4864⨯10-9
0.5289⨯10-9
0.5966⨯10-9
0.5125⨯10-9
0.3823⨯10-9
0.3985⨯10-9
Tepung singkong:porang
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
Plastik dengan penambahan tepung umbi porang memiliki nilai
permeabilitas uap air yang lebih kecil dibandingkan dengan plastik tanpa
penambahan tepung umbi porang karena molekul polimer pada plastik dengan
penambahan tepung umbi porang memiliki tingkat keteraturan yang lebih tinggi,
dibuktikan dengan bobot jenis plastik dengan penambahan tepung umbi porang
lebih tinggi dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan umbi porang.
Penambahan tepung umbi porang yang mengandung polisakarida glukomanan
diduga sebagai penyebab menurunnya nilai permeabilitas uap air karena sifat
glukomanan yang memiliki struktur dapat berinteraksi dengan kuat dan rapat
sehingga membentuk lapisan plastik yang tidak permeabel.
Permeabilitas uap air menunjukkan seberapa besar uap air yang dapat
tembus ke dalam plastik yang dianalisis. Semakin rendah nilai permeabilitas uap
air, maka semakin baik plastik yang dihasilkan karena semakin sedikit uap air
yang dapat tembus ke dalam plastik yang akan menyebabkan kadar air bahan yang
dikemas tidak semakin meningkat. Plastik dengan komposisi tepung singkongumbi porang (65:25) dengan pemlastis sorbitol menghasilkan nilai permeabilitas
uap air terbaik yaitu sebesar 0.3823⨯10-9 g s-1 m-1 Pa-1.
Morfologi
Analisis morfologi dilakukan terhadap permukaan plastik untuk
mengetahui keteraturan serta kehomogenan bahan yang terbentuk. Analisis
dilakukan dengan menggunakan SEM pada plastik paduan tepung
singkong:porang:gliserol (65:25:10) perbesaran 5000⨯. Prinsip kerja SEM adalah
permukaan contoh dibombardir oleh elektron berenergi tinggi dengan energi
kinetik 1-25 kV. Elektron yang berenergi rendah dilepaskan dari atom-atom yang
ada pada permukaan contoh dan akan menentukan bentuk contoh.
Gambar 6 menunjukkan permukaan plastik paduan yang dihasilkan pada
perbesaran 5000⨯. Terlihat pada permukaan plastik terdapat bercak putih yang
kurang homogen. Bercak putih tersebut diduga merupakan glukomanan yang
terdapat pada umbi porang. Menurut Sumarwoto (2006), hasil pengamatan
menggunakan mikroskop, menunjukkan sifat anatomis sel-sel penyusun umbi
iles-iles sebagian besar berupa idioblast atau disebut juga sel-sel glukomanan
yang berukuran 0.5-2 mm, lebih besar 10-20 kali dari ukuran sel pati.
11
Gambar 6 Foto permukaan plastik paduan tepung singkong-porang 65:25 dengan
pemlastis gliserol perbesaran 5000⨯
Sifat Termal
Differential Thermal Analysis (DTA) merupakan teknik analisis termal
dengan menganalisis perbedaan temperatur (�T) antara sampel dan bahan
pembanding terhadap waktu atau temperatur sampel selama pemanasan.
Thermogravimetric analysis (TGA) merupakan suatu metode dinamik untuk
merekam berat sampel dalam kondisi pemanasan atau pendinginan dengan laju
yang terkontrol sebagai fungsi waktu atau temperatur (Rohaeti 2005).
Analisis termal dengan DTA-TGA dilakukan terhadap sampel plastik
paduan tepung singkong-umbi porang yang dibandingkan dengan plastik tepung
singkong tanpa penambahan tepung umbi porang. Analisis DTA-TGA dilakukan
antara lain untuk mengetahui kehilangan massa terhadap panas yang diberikan
dengan menganalisis penurunan bobot plastik akibat panas yang diterima oleh
plastik tersebut.
Gambar 7 memperlihatkan kurva DTA-TGA pada plastik tepung singkong
dengan pemlastis gliserol. Terlihat berdasarkan kurva DTA, plastik tanpa
penambahan tepung umbi porang memiliki suhu leleh sebesar 105.26 °C
sedangkan plastik dengan penambahan tepung umbi porang meleleh pada suhu
115.70 °C. Berdasarkan kurva TGA, penurunan bobot plastik tepung singkong
selama 20 menit yaitu sebesar 20.198 mg atau sebesar 78.287% dari bobot awal
dan penurunan bobot plastik tepung singkong-porang selama 20 menit sebesar
19.817 mg atau sebesar 76.810% dari bobot awal. Penurunan massa yang lebih
besar dihasilkan pada plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
12
(a)
(b)
Gambar 7 Termogram plastik tepung singkong dengan pemlastis gliserol. (a)
tanpa penambahan tepung umbi porang dan (b) dengan penambahan
tepung umbi porang
Terjadi peningkatan suhu leleh pada plastik yang ditambahkan dengan
tepung umbi porang. Peningkatan suhu saat plastik mulai mengalami pelelehan
tersebut dikarenakan tepung umbi porang memiliki tingkat kristalinitas yang lebih
tinggi dibandingkan dengan tepung singkong. Kristalisasi tersebut karena sifat
polisakarida glukomanan pada umbi porang memiliki sifat yang dapat
mengkristal. Semakin tinggi kristalinitas suatu bahan, maka tingkat keteraturan
molekulnya juga semakin tinggi.
13
Berdasarkan hasil yang diperoleh, tingkat keteraturan molekul polimer
dalam menempati ruang pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang
lebih tinggi dibandingkan pada plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
Hal ini sesuai dengan hasil yang ditunjukkan dari pengukuran bobot jenis plastik
yang dihasilkan. Semakin tinggi bobot jenis yang dihasilkan, maka tingkat
keteraturan molekul dalam menempati ruang akan semakin tinggi. Kekuatan tarik
pada plastik dengan penambahan tepung umbi porang juga lebih tinggi
dibandingkan dengan plastik tanpa penambahan tepung umbi porang.
Gugus Fungsi
Instrumen FTIR digunakan untuk mengetahui apakah terdapat reaksi fisik
karena adanya proses pemanasan saat pembuatan plastik dikhawatirkan akan
menghasilkan reaksi secara kimia. Spektrum bahan beserta plastik yang dihasilkan
terdapat pada Lampiran 6, terlihat sebagai deretan puncak-puncak dengan
bilangan gelombang sebagai hasil vibrasi ketika molekul mengabsorbsi energi
yang sesuai.
Berdasarkan Tabel 3, terlihat gugus fungsi dari tepung singkong,
pemlastis, dan umbi porang muncul kembali pada spektrum plastik paduan
dengan puncak yang hampir sama dan tidak dihasilkan puncak baru sehingga,
dapat dikatakan tidak terbentuknya gugus fungsi baru. Hal ini menunjukan
komponen penyusun plastik yang terbentuk hanya berinteraksi secara fisik.
Tabel 3 Analisis gugus fungsi
Sampel
Tepung singkong
Tepung umbi porang
Gliserol
Sorbitol
Plastik tepung singkongporang-gliserol
Plastik tepung singkongporang-sorbitol
Bilangan
gelombang
(cm-1)
3263.56
2931.80
1415.75
3276.70
2927.34
1411.60
1018.41
3280.92
2941.44
1402.25
3282.84
2939.52
1415.75
3302.13
2935.66
1415.75
1022.27
3275.13
2939.52
1415.75
1022.27
Gugus fungsi
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang C-O
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang C-O
Regang O-H
Regang C-H
Tekuk C-H
Regang C-O
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang menghasilkan
ketebalan yang berbeda. Nilai bobot jenis dan kuat tarik plastik menurun dengan
penambahan konsentrasi pemlastis. Persen elongasi semakin meningkat dengan
meningkatnya konsentrasi pemlastis. Pemlastis sorbitol menghasilkan plastik
dengan persen elongasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan gliserol.
Polisakarida glukomanan pada umbi porang meningkatkan ketebalan, bobot jenis,
dan kekuatan tarik pada plastik biodegradabel yang dihasilkan.
Saran
Hasil yang didapatkan sudah memiliki nilai kekuatan tarik yang baik,
namun perlu adanya optimasi penambahan porang yang digunakan agar
menghasilkan plastik biodegradabel tepung singkong-umbi porang dengan sifat
mekanik yang lebih baik. Pengadukan plastik menggunakan homogenizer perlu
dilakukan agar mendapatkan plastik yang lebih homogen.
DAFTAR PUSTAKA
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 1995. Standard Test
Methods for Water Vapor Transmission of Materials, E96-95.
Philadelphia (US): ASTM.
[ASTM] American Society for Testing and Materials. 2005. Standard Test
Methods for Water Vapor Transmission of Materials, D638. Philadelphia
(US): ASTM.
Christianty MU. 2009. Produksi biodegradable plastic melalui pencampuran pati
sagu termoplastis dan compatibilized linear low density polyethylene
[tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Fanani Z, Miksusanti, Desnelli. 2003. Biodegradasi poliblend polipropilenminyak sawit-pati dengan bakteri Bacillus Subtilus dan Clostridium
Botulinum. Indo J Chem. 3(3): 160-165.
Kemala T, Sjahriza A, Felani N. 2011. Sifat mekanis polipaduan polistirena-pati
menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar. Di dalam:
Delfira N, Yanova S, editor. Prosiding Seminar Nasional Himpunan
Kimia Indonesia; 2011 Jul 18-19; Pekanbaru, Indonesia. Pekanbaru (ID):
Universitas Riau. hlm 468-479.
Kristanoko H. 1996. Pengaruh penambahan carboxymethylcelullose dan sorbitol
terhadap karakteristik fisik edible film dari ekstrak protein bungkil kedelai
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
15
Mulyono E. 2010. Peningkatan mutu tepung iles-iles sebagai bahan pemlastis mi
dan pengental melalui teknologi pencucian bertingkat dan enzimatis pada
kapasitas produksi 250 kg umbi/hari. Bogor (ID): Balai Besar Penelitian
dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.
Nugroho AD. 2000. Pembuatan dan karakterisasi edible film dari campuran
tepung glukomannan iles-iles kuning (Amorphophallus onchophyllus) dan
carboxymethyl cellulose [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Pradipta IMD, Mawarani LJ. 2012. Pembuatan dan karakterisasi polimer ramah
lingkungan berbahan dasar glukomanan umbi porang. Jurnal Sains dan
Seni Pomits 1(1): 1-6.
Raharjo BA, Dewi NWS, Haryani K. 2012. Pemanfaatan tepung glukomannan
dari umbi iles-iles (Amorphophallus oncophyllus) sebagai bahan baku
pembuatan edible film. J Teknol Kim Indus. 1(1): 401-411.
Rohaeti E. 2005. Kajian tentang sintesis poliuretan dan karakterisasinya.
Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan
MIPA; 2005 Peb 8; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID): Universitas
Negeri Yogyakarta.
Sperling LH. 2006. Introduction to Physical Polymer Chemistry. Ed ke-4. New
Jersey (US): Wiley.
Sumarwoto. 2006. Review: Kandungan mannan pada tanaman iles-iles
(Amorphophallus muelleri Blume.). Jurnal Bioteknologi 4(1):28-32.
Suppakul P, Chalernsook B, Ratisuthawat B, Prapasitthi S, Munchukangwan N.
2013. Empirical modeling of moisture sorption characteristics and
mechanical and barrier properties of cassava flour film and their relation to
plasticizing-antiplasticizing effects. J Food Sci Technol. 50: 290-297.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Tepung umbi
porang (% b/b)
(0, 25, 25, 25)
Tepung singkong (% b/b)
(95, 70, 65, 60)
+ 30 mL akuades
dipanaskan
Larutan
Tepung umbi
porang
+ 50 mL akuades
dipanaskan
Larutan tepung
singkong
Pemlastis (% b/b)
(5, 5, 10, 15)
disaring
+ 50 mL akuades
Larutan tepung
singkong terplastisasi
Filtrat
Umbi porang
dihomogenkan
Larutan umbi porang -tepung
singkong terplastisasi
dihomogenkan sambil
dipanaskan 70 °C
Plastik biodegradabel
(Tepung singkong-umbi porang)
dikarakterisasi
Penentuan
bobot
jenis
Uji kuat
tarik
Uji
permeabilitas
Analisis
morfologi
Analisis
termal
Analisis
gugus
fungsi
17
Lampiran 2 Perhitungan ketebalan plastik
Data ketebalan plastik dengan pemlastis gliserol
Ketebalan film tepung singkong:porang:gliserol (mm)
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
0.070
0.090
0.070
0.060
0.060
0.110
0.070
0.060
0.070
0.090
0.060
0.070
0.060
0.090
0.070
0.070
0.060
0.090
0.060
0.070
0.070
0.100
0.070
0.070
0.060
0.090
0.070
0.070
0.070
0.090
0.070
0.070
0.060
0.090
0.070
0.060
0.060
0.090
0.070
0.070
0.064
0.093
0.068
0.067
Ulangan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rerata
Data ketebalan plastik dengan pemlastis sorbitol
Ketebalan film tepung singkong:porang:sorbitol (mm)
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
0.060
0.100
0.070
0.070
0.050
0.090
0.070
0.060
0.060
0.090
0.060
0.070
0.060
0.090
0.060
0.070
0.060
0.100
0.060
0.060
0.060
0.090
0.060
0.060
0.060
0.090
0.070
0.070
0.070
0.090
0.070
0.060
0.070
0.090
0.070
0.070
0.060
0.090
0.070
0.070
0.061
0.092
0.066
0.066
Ulangan
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Rerata
Contoh perhitungan :
Rerata ketebalan =
Σ ketebalan film
banyak ulangan
Rerata ketebalan =
(0.060+0.050+0.060+0.060+0.060+0.060+0.060+0.070+0.070+0.060)
10
= 0.061 mm
mm
18
Lampiran 3 Perhitungan bobot jenis plastik
Data bobot jenis plastik (ulangan 1)
Pemlastis (%)
Tepung
singkong:porang
Gliserol
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Sorbitol
W1
(g)
W2
(g)
W3
(g)
Bobot
jenis
(g/mL)
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
8.0561
8.0633
8.0606
8.0530
8.0569
8.0559
8.0548
8.0549
14.6257
14.6800
14.6673
14.6155
14.6511
14.6380
14.6232
14.6195
14.6041
14.6120
14.6056
14.6074
14.6037
14.6086
14.6093
14.6060
0.0932
0.1221
0.1154
0.1008
0.0605
0.0646
0.0618
0.0699
Data bobot jenis plastik (ulangan 2)
Pemlastis (%)
Tepung
singkong:porang
Gliserol
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Sorbitol
W1
(g)
W2
(g)
W3
(g)
Bobot
jenis
(g/mL)
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
8.0556
8.0622
8.0588
8.0611
8.0581
8.0562
8.0563
8.0547
14.6262
14.6805
14.6656
14.7019
14.6513
14.6316
14.6338
14.6164
14.6025
14.6088
14.6119
14.6057
14.6074
14.6098
14.6065
14.6059
0.0678
0.1045
0.0845
0.0705
0.0881
0.0962
0.0817
0.0717
19
Lanjutan Lampiran 3 Perhitungan bobot jenis plastik
Data bobot jenis plastik (ulangan 3)
Pemlastis (%)
Tepung
singkong:porang
Gliserol
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Sorbitol
W1
(g)
W2
(g)
W3
(g)
Bobot
jenis
(g/mL)
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
8.0552
8.0610
8.0565
8.0627
8.0571
8.0601
8.0566
8.0544
14.6227
14.6796
14.6419
14.7041
14.6522
14.6520
14.6277
14.6098
14.6046
14.6074
14.6098
14.6115
14.6057
14.6042
14.6056
14.6046
0.0679
0.0903
0.0758
0.0876
0.0653
0.1155
0.1096
0.0885
Contoh perhitungan :
Suhu saat percobaan 28 °C
W0 = 8.0539 g
Dl = 0.99628 g/mL
Da = 0.00125 g/mL
D=
W1 -W0
W3 -W0 - W2 -W1
D=
8.0552-8.0539
14.6046-8.0539 - 14.6227-8.0552
Dl -Da +Da
0.99628-0.00125 +0.00125 g/mL
D= 0.0679 g/mL
Rerata bobot jenis plastik tepung singkong-umbi porang
Pemlastis (%)
Tepung singkong:porang
95:0
70:25
65:25
60:25
95:0
70:25
65:25
60:25
Gliserol
Sorbitol
5.00
5.00
10.00
15.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
5.00
5.00
10.00
15.00
Bobot jenis
(g/mL)
0.0763
0.1056
0.0919
0.0863
0.0713
0.0921
0.0843
0.0767
20
Lampiran 4 Perhitungan kekuatan tarik dan elongasi
Data uji tarik plastik dengan pemlastis gliserol
Tepung
singkong:
Ulangan
porang:gliserol
1
2
1
2
1
2
1
2
95:00:05
70:25:05
65:25:10
60:25:15
Fmaks
(N)
Perpanjangan
maksimum
(mm)
Kuat tarik
(MPa)
Elongasi
(%)
12.8701
13.0098
15.5083
16.7352
11.8318
12.574
9.6439
9.7449
1.51
1.50
1.13
1.09
1.42
1.08
3.72
3.95
6.4351
6.5049
7.7542
8.3676
5.9159
6.2870
4.8220
4.8725
1.88
1.88
1.42
1.36
1.77
1.35
4.65
4.94
Rerata
Kuat tarik Elongasi
(MPa)
(%)
6.4700
1.88
8.0609
1.39
6.1015
1.56
4.8473
4.80
Data uji tarik plastik dengan pemlastis sorbitol
Tepung
Perpanjangan
Fmaks
singkong:
maksimum
Ulangan
(N)
porang:sorbitol
(mm)
1
8.9366
2.88
95:00:05
2
15.726
2.81
1
14.7255
1.37
70:25:05
2
16.6742
1.05
1
9.4533
1.74
65:25:10
2
11.7248
1.78
1
5.5005
3.97
60:25:15
2
7.6212
6.38
Contoh perhitungan :
Luas penampang lintang = 2 mm2
Panjang spesimen mula-mula = 80 mm
τ=
τ=
Fmaks
A
8.9366 N
2mm2
τ = 4.4683 MPa
%E=
%E=
ΔL
⨯100%
L0
2.88 mm
80 mm
⨯100% = 3.60%
Kuat tarik
(MPa)
Elongasi
(%)
4.4683
7.8630
7.3628
8.3371
4.7267
5.8624
2.7503
3.8106
3.60
3.52
1.71
1.31
2.17
2.22
4.97
7.97
Rerata
Kuat tarik Elongasi
(MPa)
(%)
6.1657
3.56
7.8500
1.51
5.2946
2.20
3.2805
6.47
21
Lampiran 5 Perhitungan permeabilitas uap air
Data permeabilitas uap air plastik dengan pemlastis gliserol
Tepung
singkong:
porang:gliserol
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
Waktu
(jam)
Bobot
(g)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
82.4699
82.3807
82.2658
82.1454
82.0194
81.8958
81.4076
81.3359
81.2478
81.1534
81.0636
80.9771
82.7940
82.7184
82.6238
82.5252
82.4298
82.3345
72.7836
72.6944
72.5901
72.4781
72.3559
72.2350
Kehilangan
bobot (g)
WVTR
(g s-1 m-2)
Permeabilitas uap
air
(g s-1 m-1 Pa-1)
0.0892
0.1149
0.1204
0.1260
0.1236
0.0387
0.0249
0.0174
0.0137
0.0107
2.2763⨯10-9
1.4661⨯10-9
1.0242⨯10-9
0.8038⨯10-9
0.6308⨯10-9
0.0717
0.0881
0.0944
0.0898
0.0865
0.0311
0.0191
0.0137
0.0097
0.0075
2.3525⨯10-9
1.4453⨯10-9
1.0324⨯10-9
0.7366⨯10-9
0.5676⨯10-9
0.0756
0.0946
0.0986
0.0954
0.0953
0.0328
0.0205
0.0143
0.0104
0.0083
1.9292⨯10-9
1.2070⨯10-9
0.8387⨯10-9
0.6083⨯10-9
0.4864⨯10-9
0.0892
0.1043
0.1120
0.1222
0.1209
0.0387
0.0226
0.0162
0.0133
0.0105
1.9511⨯10-9
1.1407⨯10-9
0.8166⨯10-9
0.6682⨯10-9
0.5289⨯10-9
22
Lanjutan Lampiran 5 Perhitungan permeabilitas uap air
Data permeabilitas uap air plastik dengan pemlastis sorbitol
Tepung
singkong:
porang:sorbitol
Waktu
(jam)
Bobot
(g)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
79.7126
79.6253
79.5140
79.4123
79.3055
79.1886
71.1292
71.0562
70.9629
70.8634
70.7592
70.6811
79.5564
79.4927
79.4159
79.3390
79.2615
79.1866
82.4281
82.3552
82.2676
82.1758
82.0839
81.9928
95:0:5
70:25:5
65:25:10
60:25:15
Kehilangan
bobot (g)
WVTR
(g s-1 m-2)
Permeabilitas uap
air
(g s-1 m-1 Pa-1)
0.0873
0.1113
0.1017
0.1068
0.1169
0.0379
0.0242
0.0147
0.0116
0.0101
2.2278⨯10-9
1.4201⨯10-9
0.8651⨯10-9
0.6814⨯10-9
0.5966⨯10-9
0.0730
0.0933
0.0995
0.1042
0.0781
0.0317
0.0202
0.0144
0.0113
0.0068
2.3951⨯10-9
1.5306⨯10-9
1.0882⨯10-9
0.8547⨯10-9
0.5125⨯10-9
0.0637
0.0768
0.0769
0.0775
0.0749
0.0276
0.0167
0.0111
0.0084
0.0065
1.6256⨯10-9
0.9799⨯10-9
0.6541⨯10-9
0.4944⨯10-9
0.3823⨯10-9
0.0729
0.0876
0.0918
0.0919
0.0911
0.0316
0.0190
0.0133
0.0100
0.0079
1.5946⨯10-9
0.9581⨯10-9
0.6693⨯10-9
0.5025⨯10-9
0.3985⨯10-9
Contoh perhitungan :
A = 0.00064 m2
S = 6266.134 Pa
WVTR=
R1 = 100%
R2 = 81%
bobot air yang hilang
waktu ⨯ luas
0.0873 g
3600 s ⨯ 0.00064 m2
WVTR= 0.0379 g s-1 m-2
WVTR
⨯l
Permeabilitas uap air =
S × (R1 -R2 )
WVTR=
Permeabilitas uap air=
0.0379 g s-1 m-2
⨯0.00007
6266.134 Pa × (1-0.81)
m = 2.2278⨯10-9 g s-1 m-1 Pa-1
23
Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Tepung singkong
Tepung porang
24
Lanjutan Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Gliserol
Sorbitol
25
Lanjutan Lampiran 6 Spektrum FTIR film
Plastik tepung singkong-porang-gliserol
Plastik tepung singkong-porang-sorbitol
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 31 Maret 1992 dari ayah
Syahrial Rustam dan ibu Siti Anda Minarni. Penulis adalah putri ke empat dari
empat bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 44 Jakarta Timur
dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor
(IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen
Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia
Tingkat Persiapan Bersama pada tahun ajaran 2011/2012 dan 2012/2013, asisten
praktikum Kimia Dasar I dan II tahun ajaran 2012/2013, dan asisten Kimia
Polimer pada tahun ajaran 2012/2013. Bulan Juli-Agustus 2012 penulis
melaksanakan Praktik Lapangan di Balai Besar Kimia dan Kemasan (BBKK)
dengan judul Penentuan Beberapa Parameter Air Baku dengan Metode
Spektrofotometri dan Titrimetri.